用于对流干燥器的具有改进的径向气体速度控制的气体分布器制造技术

本发明专利技术涉及下述的气体分布器和下述的方法，该气体分布器和该方法用于通过在将干燥气体引入到对流干燥器室中之前产生有利的速度剖面来控制对流干燥器中的干燥气体的速度剖面，尤其是控制径向的速度剖面。取决于对流过程、室尺寸和雾化装置，速度剖面可具有不同的要求，但通常的气体分布器目标可被限定为诸如径向气体旋转对称的速度分布和轴向的对准。本发明专利技术进一步涉及一种包括本发明专利技术的气体分布器的对流干燥器，使用该方法以在根据本发明专利技术的对流干燥器中产生粉状物质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及安装在喷雾干燥器、喷雾冷却器、喷雾吸收器和相似设备上的气体分布器或气体分散器的领域，喷雾干燥器、喷雾冷却器、喷雾吸收器和相似设备被统称为对流干燥器，其中，被分散或分布的气体或空气例如可以为大气空气或特种气体或者特种气体的混合物，以及其中，被统称为对流干燥器的设备在多种不同的
中是有用处的，其中期望由雾化的液体产生粉状材料，该雾化的液体包含一种或多种待干燥的并且作为粉状的、附聚的、包覆的或颗粒化的材料被回收的物质。
技术介绍
对流干燥器是一种由雾化的液体产生干燥的粉状物质的设备。在过程中，在处理室内通过对流加热和通常通过与流体进行的质量传递来对雾化的微滴进行干燥或固化。该过程是在受限的空间中进行的。处理室往往被称为干燥室。在喷雾干燥器的情况下，液体进给使用诸如为旋转雾化器、压力喷嘴或多流体喷嘴的雾化装置来雾化，并且与典型地在-50至800℃的温度范围内的干燥气体混合。干燥的粉状物质例如可以为粉末、附聚的粉状物质、包覆的粉状物质或颗粒化的物质；这都是本领域技术人员了解的可由对能够形成这种粉状物质的雾化液体进行干燥产生的制品的示例。为了避免制品在干燥室的壁上聚积或沉积并且因此保持容积，需要气体的受控的进气状态。干燥气体自身可以为任何气相的流体，但通常为空气、氮气或蒸汽。通常被称为气体分布器或空气分布器的专门的部件被作为下述部件使用：该部件用于，考虑到所选择的雾化装置，通过确保适于对流干燥器的合适的气体速度剖面来将气体恰当地引导到干燥室中。如本文中使用的术语“气体分布器”或“空气分布器”意指任何被供给有将在对流干燥器中使用的干燥气体的分散器或分布器。本领域技术人员应了解的是，可采用术语“气体”来涵盖任何诸如为例如分子态的氮气或氩气的单一组分的气体，以及任何诸如在例如空气或蒸汽中发现的气体的混合物。因此，本专利技术不受任何用于由气体分布器进行分布的干燥气体的特定选择的限制。本领域技术人员还应了解的是，当待雾化的液体为水溶液时，通常将空气或蒸汽作为干燥气体来使用，而当待雾化的液体为非水溶液时，通常使用惰性气体。因此，术语“干燥气体”涵盖了任何可在对流干燥器中使用的干燥气体。气体分布器可以为本领域技术人员已知的任何类型，但例如可以为弯管型、增压室(plenum)型或涡形管型的形状，其中每种类型潜在地具有区域收缩和扩张。气体分布器可封装有或包括尤其为雾化器的雾化装置，或者与雾化装置是分开的。由于进入室中的气体速度高于平均室气体速度，所以形成了从气体分布器出口表面延伸到室中的干燥气体喷射流。干燥气体喷射流具有以一定的距离突出到室中的中心部分(centercore)，同时不断地与周围环境(surroundings)混合，最终变得与周围的气体完全混合。可对干燥气体喷射流的速度场依据其轴向的、切向的和径向的气体速度分量来进行描述。轴向的气体速度分量与气体分布器的中心轴线对准；切向的气体速度分量限定出气体相对于气体分布器的中心轴线的旋转速度分量，而径向的速度分量限定出垂直于轴向速度分量和切向速度分量的气体运动的方向。轴向的气体速度分量使气体进入室中，切向的速度有助于使进气喷射流分散，而径向的分量控制方向稳定性。所公开的本专利技术中的流型能够由麦格劳希尔(McGraw-Hill)机械工程系列的I.G.科里第2版根据基本的流体力学通过应用连续方程、纳维叶-斯托克斯(Navier-stokes)方程和能量方程(在公式中为1.3a、1.9a和1.11)来描述。能量方程可由于等温流动而被忽略，等温流动通常是充分隔离的管或具有诸如本专利技术的小的区域与流的比的管的情况。一旦在喷雾室中，在没有能量方程的情况下，流不能够被精确地描述。照此，在现有技术中没有给定切向速度的单个优选的值；更确切地说该速度例如取决于雾化装置和室的几何结构。导向叶片的存在可能会影响切向速度，使得当这些导向叶片被合适地安装时得到干燥气体流的旋转。在现有技术中，已知使用可以为直的或弯曲的或者其结合的导向叶片。如上文所描述的径向速度分量是本专利技术的对象。本专利技术人当前认识到，对于高容积、低沉积的对流干燥而言，优选的是，干燥气体喷射流应当最大可能地与气体分布器的轴线对准，其中径向气体速度分量被很大程度地给予围绕气体分布器的中心轴线的旋转对称性和/或受控的径向速度。这确保了尽可能多地利用干燥器的体积，以使潮湿的制品保持远离壁同时降低在壁上沉积的风险。因为喷射流本质上是不稳定的，所以不可能排除所有的不稳定性，但利用本专利技术的教导，产生了改进的喷射流，相比于由常规的气体分布器制备的喷射流，该改进的喷射流额外地沿着主喷射流轴线被控制。在现有技术(FR1.289.817)中，已知在气体分布器中使用穿孔的盘，以通过利用穿过盘的压降来使气体流平稳，由此得到更为均匀的气体分布。这种穿孔的盘一般远薄于该穿孔的盘中的孔的平均直径，这种穿孔的盘主要影响喷射流的速度场的轴向速度分量，较低程度地影响喷射流的速度场的切向分量和径向分量。然而，使用这种穿孔的盘表现出了导致难于保持干燥室的洁净。尤其是，当对流干燥器被用于食品或制药产业时，生产设计的卫生方面极为重要。本专利技术的目的是改进现有技术，以使得现有技术的气体分布器中的穿孔的盘所展现的这个公认的问题被最小化或者被消除。现有技术(WO2007/071238，WO2011/047676)中也是公知的是，利用一个或多个组装在气体分布器内的导向叶片以在干燥气体与雾化的液体接触之前调整流路径和该流的组分速度分量的速度，尤其是调整切向速度分量。然而，导向叶片的这些组件没有实现本专利技术的下述益处：对径向气体速度分量很大程度地给予旋转对称性和/或对本专利技术的径向气体速度分量给予围绕气体分布器的中心轴线的受控的径向速度。在下文中对本专利技术的益处更为详细地进行了说明。
技术实现思路
本专利技术涉及一种对流干燥器和下述的气体分布器以及下述的方法，该气体分布器和该方法用于通过在将干燥气体引入到对流干燥器室中之前产生干燥气体的有利的速度剖面(velocityprofile)来控制对流干燥器中的干燥气体的速度剖面，尤其是控制干燥气体的径向的速度剖面。进一步地，在权利要求中对本专利技术进行了说明。取决于对流过程、室尺寸和雾化装置，速度剖面可具有不同的要求，但通常的气体分布器目标可被限定为诸如有利的速度分布和流对准。本专利技术的目的尤其是：通过控制气体速度场的径向气体速度分量来赋予径向气体速度场以受控的旋转对称性和/或受控的径向速度。当遵循本专利技术的方向时，径向气体速度分量将保持为非零的速度，该速度的大小将取决于到气体分布器的中心轴线的距离，该速度可能是相当大的并且在大小上可比得上初始径向气体速度。然而，一旦通过了本专利技术的气体分布器和流对准器，径向气体速度就将变为围绕气体分布器或流对准器的中心轴线基本为旋转对称的和/或将具有受控的径向气体速度分量。本专利技术进一步涉及一种包括本专利技术的气体分布器的对流干燥器和在一方法中使用所述对流干燥器和所述气体分布器以在根据本专利技术的对流干燥器中产生粉状物质。专利技术人变得认识到下述重要性：减小非受控的或随机的径向气体速度分量以实现改善混合剖面；而同时尽可能多地利用干燥器体积并且同时地使任何潮湿的制品保持远离干燥器壁。由此，降低了不期望的材料沉积在对流干燥器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于将干燥气体喷射流(120)引导到对流干燥器(100)的干燥室(101)中的气体分布器(110)，所述对流干燥器(100)被构造为用于由雾化的液体产生粉状物质，所述气体分布器(110)被构造为生成从所述气体分布器(110)的出口表面(111)突出到所述干燥室(101)中的干燥气体喷射流(120)，所述干燥气体喷射流(120)具有与所述气体分布器(110)的基本垂直于所述气体分布器出口表面(111)的轴线对准的中心轴线(121)；所述干燥气体喷射流(120)的特征在于气体速度场，所述气体速度场具有轴向气体速度分量、切向气体速度分量和径向气体速度分量，其中所述轴向气体速度分量使所述干燥气体进入所述干燥室(101)中，所述径向气体速度分量包括旋转不对称的径向气体速度分量，所述旋转不对称的径向气体速度分量围绕所述共同的中心轴线(121)基本为旋转不对称的；其中，所述气体分布器(110)被构造为使所述干燥气体喷射流(120)的所述旋转不对称的径向气体速度分量减小或最小化为低旋转不对称的或零旋转不对称的径向气体速度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.21 DK PA2014002721.用于将干燥气体喷射流(120)引导到对流干燥器(100)的干燥室(101)中的气体分布器(110)，所述对流干燥器(100)被构造为用于由雾化的液体产生粉状物质，所述气体分布器(110)被构造为生成从所述气体分布器(110)的出口表面(111)突出到所述干燥室(101)中的干燥气体喷射流(120)，所述干燥气体喷射流(120)具有与所述气体分布器(110)的基本垂直于所述气体分布器出口表面(111)的轴线对准的中心轴线(121)；所述干燥气体喷射流(120)的特征在于气体速度场，所述气体速度场具有轴向气体速度分量、切向气体速度分量和径向气体速度分量，其中所述轴向气体速度分量使所述干燥气体进入所述干燥室(101)中，所述径向气体速度分量包括旋转不对称的径向气体速度分量，所述旋转不对称的径向气体速度分量围绕所述共同的中心轴线(121)基本为旋转不对称的；其中，所述气体分布器(110)被构造为使所述干燥气体喷射流(120)的所述旋转不对称的径向气体速度分量减小或最小化为低旋转不对称的或零旋转不对称的径向气体速度。2.用于将干燥气体喷射流(120)引导到对流干燥器(100)的干燥室(101)中的气体分布器(110)，所述对流干燥器(100)被构造为用于由雾化的液体产生粉状物质，所述气体分布器(110)被构造为生成从所述气体分布器(110)的出口表面(111)突出到所述干燥室(101)中的干燥气体喷射流(120)，所述干燥气体喷射流(120)具有与所述气体分布器(110)的基本垂直于所述气体分布器出口表面(111)的轴线对准的中心轴线(121)；所述干燥气体喷射流(120)的特征在于气体速度场，所述气体速度场具有轴向气体速度分量、切向气体速度分量和径向气体速度分量，其中所述轴向气体速度分量使所述干燥气体进入所述干燥室(101)中，所述径向气体速度分量包括旋转不对称的径向气体速度分量，所述旋转不对称的径向气体速度分量围绕所述共同的中心轴线(121)基本为旋转不对称的；其中，所述气体分布器(110)包括流对准器(130，410，510，610，710，810)，所述流对准器(130，410，510，610，710，810)限定出多个流通道(211，221，231，241)，所述流对准器(130，410，510，610，710，810)被构造为使所述干燥气体喷射流(120)的所述旋转不对称的径向气体速度分量减小或最小化为低旋转不对称的或零旋转不对称的径向气体速度。3.根据权利要求2所述的气体分布器(110)，其中，所述流对准器(130，410，510，610，710，810)中的所述多个流通道(211，221，231，241)被组织以形成网或网状的结构(210，220，230，240)，所述网或网状的结构(210，220，230，240)的尺寸被设置以使得在所述干燥气体穿过所述多个流通道(211，221，231，241)之后，一旦通过所述出口表面(111)从所述气体分布器(110)离开就得到所述干燥气体喷射流(120)中的所述干燥气体的低旋转不对称的或零旋转不对称的径向速度。4.根据权利要求3所述的气体分布器，其中，所述网或网状的结构的特征在于，特征长度(δ)；以及所述多个流通道的特征在于，特征长度(α)和特征倾角(θ)。5.根据权利要求2至4所述的气体分布器(110)，其中，所述流对准器(130，310，320，410)中的所述多个流通道(211，221，231，241)为多个管(242)或多个导向叶片(212，213，222，223，232，233，422，423)或者它们的结合。6.根据权利要求5所述的气体分布器(110)，其中，所述流对准器(130，410，510，610，710，810)中的所述多个管(242)或多个导向叶片(212，213，222，223，232，233，422，423)或它们的结合被组织在层(430，440，530，540，630，640，730，740，830)中，所述流对准器(130，410，510，610，710，810)中的所述多个管(242)或多个导向叶片(212，213，222，223，232，233，422，423)或它们的结合包括至少一个层(430，440，530，540，630，640，730，740，830)，但是优选地，包括至少两个层(430，440，530，540，630，640，730，740，830)。7.根据权利要求5或6所述的气体分布器(110)，其中，所述流对准器(130，410，510，610，710，810)中的所述多个导向叶片(212，213，222，223，232，233，422，423)相对于所述速度场被径向地和切向地定向，以形成一组径向导向叶片(222，422)和切向导向叶片(223，433)。8.根据权利要求7所述的气体分布器(110)，其中，所述流对准器(130，410，510，610，710，810)中的所述径向导向叶片(212，213，222，232，233，422)为成角度的，以用于对干燥气体流赋予切向的方向。9.根据权利要求7或8所述的气体分布器(110)，其中，所述流对准器(410，510，610，710)中的所述切向导向叶片(423)被形成为一组截断的圆锥；由此形成围绕所述中心轴线(121)同心地布置的圆锥形状的切向导向叶片的层(430，530，630，730)，每个切向导向叶片(423)以特征距离δ被间隔开并且与所述中心轴线(121)具有正的倾角θ。10.根据权利要求7至10所述的气体分布器(110)，其中，所述流...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨利克·司宗菲利德，克里斯汀·霍尔姆·弗里德贝格，
申请(专利权)人：SPX流动技术丹麦有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK